RU12596U1 - Опорный подшипник скольжения - Google Patents

Abstract

1. Опорный подшипник скольжения, например, для турбомашины, содержащий верхний вкладыш и нижний вкладыш, снабженный каналом подвода и каналами отвода смазки, соединенными с картером и с продольным карманом, расположенным под острым углом к горизонтальной плоскости, против направления вращения вала, отличающийся тем, что нижняя плоскость кармана выполнена по касательной к внутренней поверхности вкладыша по направлению вращения вала, при этом каналы отвода выполнены сквозными и сообщающими полость кармана непосредственно с картером.2. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что карман имеет в плане трапециевидную форму.3. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что на поверхности нижнего вкладыша дополнительно выполнена сообщенная с каналом подвода эксцентричная расточка в форме пятиугольника в плане, образованного нижней и боковыми кромками, расположенными к ней под прямым углом, и верхней кромкой, образованной двумя наклонными к торцам линиями.4. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что канал подвода смазки расположен под углом 17,5 - 22,5к горизонтальной плоскости по направлению вращения вала.5. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен с двух сторон уплотнительными кольцами, которые образуют с торцевыми стенками верхнего и нижнего вкладышей межуплотнительные полости, а также расположенными в нижнем вкладыше сливными окнами, сообщающими их с картером, и ограничителями потока масла, каждый из которых выполнен в виде уголка, перекрывающего межуплотнительную полость, и закреплен на торцевой стенке нижнего вкладыша и/или уплотнительного кольца.6. Подшипник по пп.1 и 5, отличающийся тем, что рабочая пове�

Description

Опорный подшллник скольжения.

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использовано при производстве и модернизации радиальных подшигогаков скольжения мощных т рбоагрегатов и турбогенераторов.

Известен подшшшпс скольжения (авт.свдд.СССР, №385097, МКИ: F16C 17/02, 1973) содержащий верхний и нижний вкладыш, который снабжен каналом подвода и устройством отвода смазки. Устройство отвода смазки выполнено в виде сквозных каналов, расположенных на рабочей поверхности нижнего вкладьппа и сообщающихся с полостью охлаждения смазки Эта полость так же расположена в нижнем вкладьппе и в свою очередь сообщается с устройством подвода смазки, что приводит к смешиванию свежего и горячего отработанного масла. В связи с этим увеличивается средняя температура подвода смазки и соответственно средняя температура рабочей поверхности вкладьппа, которая повьппается до 90°С. В следствии, этого уменьшается динамическая вязкость смазки и величина всплытия вала в подшипнике, что приводит к снижению способности подшипника, особенно при расцентровке валопровода.

Известен так же подшипник скольжения (авт. свид. СССР, №1506194, МКИ: F16C 17/02, опубл. 1989, вариант 1), содержащий верхний и нижний вкладыш, снабженный каншюм подвода и каиалами отвода смазки, соединенными с продольным карманом, расположенным на внутренней поверхности под острым углом к его горизонтальной плоскости, против направления вращения вала. Принимающая отработанное масло плоскость кармана расположена практ:нчески перпендикулярно к расточке вкладьпна. В результате часть масла попадает в такой карман, а оставшаяся часть масла, проходя через верхнюю половину вкладьппа, незначительно охлаждается, а затем перемешивается со свежим маслом на подводе смазки. Это повьппает температуру масла на входе и соответственно максимальною температуру на рабочей поверхности вкладьппа, что приводит к уменьшению всплытия вала и снижает несущую способность подшипника.

Каналы отвода соединены с коллектором и через него с картером.

Выполнение каналов отвода смазки и коллектора в виде двух перпендикулярно пересекающихся каналов приводит к большим гидравлическим потерям и уменьшению количества отвода смазки и как следствие к к увеличению максимальной температуры на рабочей поверхности вкладьппа.

Полезная модель позволяет снизить максимальную температуру рабочей поверхности вкладьппа на 2025% при номинальных и высоких удельных нагрузках возникающих, например, при расцентровке

МКИ: F16C 17/02

валопровода за счет улучшения режимов подачи и отвода смачки, что так же способствует повьппению несущей способности подшипника.

Это достигается тем, что в опорном подшшпппсе скольжения, например, для турбомашины, содержащем верхний вкладыш и нижний вкладыш, снабженный каналом подвода и каналами отвода смазки, соединенными с картером и с продольным карманом, расположенным под острым углом к горизонтальной плоскости, против направления вращения вала, новым является вьшо.шение нижней плоскости кармана по касательной к внутренней поверхности вкладыша по направлению вращения вала, и каналов отвода сквозными и сообщаюшями полость кармана непосредственно с картером.

Карман подшипника может иметь в плане трапецевидн}ю форму.

Возможен вариант дополнительного выполнения на поверхности нижнего вкладьппа, сообщенной с каналом подвода эксцентричной расточки в форме пяти тольника в плане, образованного нижней и боковыми кромками, рйсположенными к ней под прямым углом и верхней кромкой образованной двумя наклонными к торцам линиями.

Расположение канала подвода смазки под углом 17,5-22,5 к горизонта.,тьной плоскости по направлению вращения вала является оптимальным.

Подшипник может быть дополнительно снабжен с двутс сторон уплотнительными кольцами, которые образуют с торцевыми стенками верхнего и нижнего вкладышей межуплотшгтельщто полость, а так же вьшолненнылш в нижнем вкладьппе сливными окнами, сообщающилга ее с картером, и ограничителем потока масла в виде уголка закрепленного на стенке и уплотнительного кольца перекрывающего межу11лотшгге.11ьную полость.

В этом случае нанл чцгам является выполнение с двух сторон рабочей поверхности верхнего вкладьшщ радиальных скосов, каждый из которых расположен к ней под тлом 2-2,5° и с длиной составляющей 0,150,2 ее ширины.

Вьшолнение нижней (принимающей масло) плоскости кармана по касательной к внутреш1ей поверхности вкладыша по направлению вращения вала, позволяет увеличить количество отводимого горячего отработанного масла. Это происходит потому, что направление плоскости совпадает с направлением течения смазки. Ул -чшастся забор отработанного масла (объем и количество) в результате чего увеличивается теплообмен и снижается максттальиая температура рабочей поверхности подшипника. отсутствия 90° поворота (по сравнению с каналами отвода и коллектором прототипа), а так же соединение их

непосредственно с картером, т.е. минуя коллектор вдвое снижает гидравлическое сопротивление потока отработанного масла. Следствием чего является увеличение количества отводимого горячего масла, ул чшение теплообмена и снижение максилтальной температуры рабочей поверхности вкладьппа.

Подшипник может бьггь выполнен с карманом, имеющим в плане трапецевидную форму. Такое сужение полости в направлении каналов отвода улу ппает заход масла в них. Это позволяет полносгыо отвести отработанное масло и исключить его попадание в верхнюю половину вкладыша, что способствует еще большему снижению максимальной температуры рабочей поверхности вкладьппа.

Вьшолнение на поверхности нижнего вкладьшга эксцентричной расточки, сообщенной с каналом подвода в виде пятиутольника с нижней прямоугольной частью, образованной нижней и боковыми кромками, расположенными к ней под прямым углом и верхней кромкой образованной двумя наклонными к торцам линиями в плане, предотвращает перетекание подаваемого масла в верхнюю половину вкладьпла и улучщает условия захода масла на рабочую поверхность.

Расположение канала подвода смазки под утлом 17,5-22,5° к горизонтальной плоскости по направлению вращения вала является оптимальным. В этом случае температура подвода смазки почти не изменяется от номршального значения 40°С, что обусловлено исключением перемешивания подаваемого и отработанного масла поступающего из верхнего вкладыща в эту- зону. Поэтому на рабочую поверхность поступает более холодное по сравнению с прототипом масло.

При установке канала подвода с утлом превьппающем величину 22,5° подаваемое масло будет попадать в зону высокого давления в слое смазки, которая расположена в средней нижней части вкладьппа. При этом подаваемое масло не будет поступать на рабочую поверхность, а будет растекаться по торцам .

Если канал подвода расположнть с углом меньшилг, чем величина 17,5° подаваемое масло будет приобретать дополнительный нагрев. При работе подшипника вокруг вала образуется горячая тонкая масляная пленка с температурой около 80°С и произойдет более раннее перемешивание свежего подводящего масла с температурой 40°С, что приведет к утвелшгешпо максимальной температуры на рабочей поверхности вкладыша на 5-6 °С.

Вьюоконагружснные подшипники турбомашин, как правило, снабжены с двух сторюн утшотнитсльными кольцами, которые образуют с торцевыми стенками верхнего и нижнего вкладьппей межуплотнительные полости, а так же вьшолненными в нижнем вкладыше сливньпга окнами, сообщающими полости с картером. В межуплотнительном пространстве постоянно циркулирует поток масла, и только часть его попадает в сливные окна. Каждый ограничитель потока масла в виде толка может быть закреплен с двух сторон на

торцевой стенке нижнего вкладыша и т1лотните.тьного кольца или только с одной стороны. Ограничитель потока перекрывает сечение меж тшотнительной полости, в результате цирк5лир топшй поток масла затормаживается и направляется в полном объеме в сливные окна и далее в картер. В следствшт этого значительно сокращаются протечки масла через масляные уплотнения, что в свою очередь повьппает пожаробезопасность агрегатов

В высоконагруженном подшипнике наличие на рабочей поверхности верхнего вкладьшга с двух сторон радиальных скосов, расположенных под 5тлом 2-2,5°к ней и с длиной составляющей 0,15-0,2 ширины его рабочей поверхности позволяет организовать отвод части горячего отработанного масла из верхнего вкладыша и полностью исключить его попадание и соответственно перемешивание на входе свежего масла в нижнем вкладьппе, что прршодиг к снижению максимальной температ ры на рабочей поверхности примерно на 3°С.

Увеличение углов радиальных скосов сверх 2,5° и длины более 0,2 ширины рабочей поверхности вкладьппа приводит к резком} торцевых протечек и соответственно к повьппению расхода масла.

Уменьшение углов радиальных скосов менее 2,0° и длины менее 0,15 ширины рабочей поверхности вкладьппа не обеспечивает дополнительного к расчетному отвода масла из верхней половины подшипннка, следствием чего явится повьппение максимальной те гаера1уры рабочей поверхности нижнего вкладьппа.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез опорного подшипника скольжения.

На фиг.2. изображен продольный разрез опорного подшипника скольжения по А-А.

На фиг.З. изображен продольный разрез опорного подшипника скольжения по Б-Б.

На фиг.4. изображен ввд Г (в шине) на фиг.З.

Опорный подшипник скольжения например, для турбомашины, состоит из верхнего вкладьппа 1 и нижнего вкладьппа 2, который снабжен каналом подвода 3 и каналами отвода 4 смазки соединенными непосредственно с картером 5 и продольным карманом 6. Этот карман 6 расположен на внлтренней поверхности нижнего вкладьппа подшнпника 2 под острьш утлом а к его горизонтатьной плоскости, против

направления вращения W ват 1. Нижняя плоскоаь 8 кармана б расположена по касательной к внутренней

На поверхности нижнего вкладьппа 2 целесообразно дополнительно вьшолнтъ, сообщенную с каналом подвода 3 эксцентричную расточку 9 (фиг. 2) в форме пятиугольника, образованного нижней и боковыми кромками, расположенными к ней под пр5гмым утлом и верхней кромкой образованной двумя наклонными к

торцам линиями в плане. Ось симметрии расточки смещена на tti 3-5°относительно оси канала подвода 3 по направлению вращения ш вала 7.

Расположение канала подвода 3 смазки под углом а2 17,5-22,5° к горизонтальной плоскости по направлению вращения ТЗ вала 7 является наилучшим.

На выходе из несущего слоя масляного клина (за карманом 6) образуется зона отрицательных давлений. В результате возникает подсос масла и его растекание по торцам верхнего 1 и нижнего 2 вкладьппей. С целью исключения попадания масла далее в проточную часть турбины, подщипник снабжен утиотнительными кольцами 10.

Опорные подшипники скольжения предназначенные дая турбомашнн, как правило, снабжены с двух сторон уплотнительнымн кольцами 10, которые образуют с торцевыми стенками верхнего и ннжнего 2 вкладьппей межуплотнительные полости 11, а так же вьшолненными в нижнем вкладьппе 2 сливиыми окнами 12. Окна 12 сообщают полости 11 с картером 5. На торцевых стенках нижнего вкладьппа 2 закреплены ограничители потока масла 13 , каждый из которых выполнен в виде утолка (фиг.4) перекрывающего межуплотнительную полость 11. Ка |едый ограничитель 13 может быть закреплен на )плотнительном кольце 10 или с двух сторон: на торцевой стенке нижнего вкладьппа 2 и уплотнительном кольце 10.

Рабочая поверхность вер.хнего вкладыша 1 выполнена с двух сторон с радиа.,1ьными скосами 14

расположенными под углом аз 2-2,5°к ней и с длиной L составляющей 0,15-0,2 ширины его рабочей поверхности.

Смазка при номинальном давлении постуттает на рабочую поверхность расточки 9, через отверстие канала подвода 3. С началом вращения вала 7 и по мере увеличения его частоты до номинального значения в гарангированном зазоре между валом 7 и рабочей поверхностью верхнего 1 и нижнего 2 вкладьппей образуегся гидродинамический клин, что обуславливает всплытие вала на смазочном слое, при этом несущая способость подпшпника соответственно определяется величиной всплытия вала, его расположением относительно расточки вкляд.ыи1а в вертикальном и горизонтальном направлениях, температурным уровнем работы при различных нагрузках на всех возможных режимах работы, например турбомашины. Расположение канала подвода смачки 3 под углом 17,5-22,5° к горизонтальной плоскостн по

направлению вращения вала исключает перемешивание подаваемого и отработанного масла, поступающего из верхнего вкладьппа 1 в эту . Поэтом} температура подвода смазки почти не изменяет номинатьное значение 40°С.

Свежее масло попадает в экецентричнуто расточку ч (фиг.2) в форме пятиутольника. образованного нижней и боковыми кромками, расположенными к ней под прямым тлом и верхней кромкой образованной двумя наклонными к торцам линиями в плане. Верхняя кромка предотвращает перетекание подаваемого масла в верхнюю половин} вкладыша 1, а нижняя улучшает условия захода масла на рабочую поверхность.

Смещение утла ai 3-5° эксцентричной расточки 9 относительно оси канала подвода 3 по направлению

вращения та вала 7 позволяет равномерно распределится поступающей холодной смазке по всей ширине

рабочей поверхности нижнего вкладьппа 2.

Через карман 6 основная часть (55-60%) горячей, отработанной смазки отводится через каналы 4, соединенные непосредственно с картером 5. Выполнение нижней (принимающей масло) плоскости кармана по касательной к внутренней поверхности вкяадьппа по направлению вращения вала, позволяет увеличить количество отводимого горячего отработанного масла. Это происходит потому, что направление плоскости совпадает с направленнем потока течения смазки, тем самым улучшается забор отработанного масла (обьем и количество) в результате 5пвели швается теплообмен и снижается максимальная TCMnepaTj-pa рабочей поверхности подшипника.

Исполнение каналов отвода 4 масла сквозными и сообщаюпщми полость кармана 6 непосредственно с картером 5 приводит к уменьшению гидравлических потерь. Следствием чего является увеличение количества отводимого горячего масла, улучшение теплообмена и снижение максиматьной температуры рабочей поверхности вкладыша

Подшипник с карманом, имеющим в плане трапецевидную позволит полностью отвести отработанное масло и исключить его попадание в верхнюю половину вкладыша, что способствует еще большему снижению температуры рабочей поверхности вкладьппа Су-жение полости в направлении каналов отвода улучшает заход масла в них.

На выходе из несущего слоя масляного клина (за карманом 6) образуется -зона отрицательных давлений. В результате возникает подсос масла и его растекание по торцам вкладьппей 1 и 2. С целью исключения попадания масла далее в проточную часть турбины, подшипники снабжены уплотнительными кольцами 10. Затем масло попадает в межуплотнительные полости 11. Там образуется цирку лирующий поток

отработанной смазки и только небольшая его часть попадает в сливные окна 12. Поэтому закрепленные ограничители потока масла 13, кажльтй из которых выполнен в виде уголка перекрывающего межуплотнительную полость 11, затормаживает циркулирующий поток и направляет его в сливное окно 12.

Остальное незначительное количество отработанного масла переносится на рабочую поверхность расточки верхнего вкладьшш 1, но за счет наличия радиальных скосов 14, расположенных под углом а2 2 2,5° к ней и с длиной L, составляющей 0,15 - 0,2 ее ширины масло дополнительно отводится в межуплотнительную полость 11.

Вследствие перекосов опор и тепловьпс расцентровок валопровода турбоагрегатов при их эксплуатацни увеличиваются удельные нагрузки в подшипниках, что приводит к повьшгению максимальной температуры рабочей поверхности подшипников из-за их пониженной способности.

Для предложенной конструкции подпгипника все приведенные конструктивные доводы действуют и при высоких удельные нагрузках вследствие большого резерва по его несущей способности.

Таким образом, все конструктивные предложения направлены на улучшение режнлюв подачи и отвода смазки, что позволяет снизить максимальн Ю температуру рабочей поверхности вкладьппа на 20-25% при иоминальных и высоких удельных нагрузках, возникающих, например, при расцентровке валопровода. Эго так же способствует повьппению несущей способности подшипиика.

Claims (6)

1. Опорный подшипник скольжения, например, для турбомашины, содержащий верхний вкладыш и нижний вкладыш, снабженный каналом подвода и каналами отвода смазки, соединенными с картером и с продольным карманом, расположенным под острым углом к горизонтальной плоскости, против направления вращения вала, отличающийся тем, что нижняя плоскость кармана выполнена по касательной к внутренней поверхности вкладыша по направлению вращения вала, при этом каналы отвода выполнены сквозными и сообщающими полость кармана непосредственно с картером.

2. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что карман имеет в плане трапециевидную форму.

3. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что на поверхности нижнего вкладыша дополнительно выполнена сообщенная с каналом подвода эксцентричная расточка в форме пятиугольника в плане, образованного нижней и боковыми кромками, расположенными к ней под прямым углом, и верхней кромкой, образованной двумя наклонными к торцам линиями.

4. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что канал подвода смазки расположен под углом 17,5 - 22,5^o к горизонтальной плоскости по направлению вращения вала.

5. Подшипник по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен с двух сторон уплотнительными кольцами, которые образуют с торцевыми стенками верхнего и нижнего вкладышей межуплотнительные полости, а также расположенными в нижнем вкладыше сливными окнами, сообщающими их с картером, и ограничителями потока масла, каждый из которых выполнен в виде уголка, перекрывающего межуплотнительную полость, и закреплен на торцевой стенке нижнего вкладыша и/или уплотнительного кольца.

6. Подшипник по пп.1 и 5, отличающийся тем, что рабочая поверхность верхнего вкладыша с двух сторон выполнена с радиальными скосами, расположенными под углом 2 - 2,5^o к ней, с длиной, составляющей 0,15 - 0,2 ширины его рабочей поверхности.